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Mittwoch, 18.10.2017
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Urerde: Vulkane ermöglichten Sauerstoff-Atmosphäre

Änderungen der Mantelplume-Aktivität schufen Voraussetzungen

Glut speiende Vulkane, globale Vereisung und Blaualgen als einzige Lebewesen – es klingt wie aus einem neuen Blockbuster-Katastrophenfilm nach der Machart von „The day after tomorrow“. In Wirklichkeit allerdings sind dies alles Ereignisse, die dazu beigetragen haben, dass die Erde so wurde, wie sie ist. Denn sie spielten eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Sauerstoff-reichen Erdatmosphäre.
Vulkanausbruch

Vulkanausbruch

Die extremste Fluktuation im Kohlenstoffkreislauf der Erde ereignete sich vor rund 2,2 Milliarden Jahren. Sie markiert den Anfang der Sauerstoff-haltigen Atmosphäre der Erde – so jedenfalls die bisherige Lesart dieses Phänomens. Doch Lee R. Kump, Professor für Geowissenschaften an der Penn State Universität, sieht dies anders. Denn neuere Studien und bessere Datierungsverfahren haben gezeigt, dass der Sauerstoff schon lange vor dieser großen Fluktuation in der Atmosphäre auftauchte.

„Die neuen Datierungen und Schätzungen zeigen klar, dass der Anstieg des Sauerstoffs seinem scheinbaren Auslöser um mindestens 100 Millionen Jahre vorausging“, so der Forscher am Montag auf der Konferenz der Geological Society of America in Denver.

Wenn aber die lange Periode der Kohlenstofflagerung im Meersediment nicht mit dem Sauerstoffanstieg zusammenhängt, was dann? Blaualgen haben bereits in diesen Vorsauerstoff-Zeiten durch Photosynthese Sauerstoff produziert. Wegen der stark reduzierenden Atmosphäre wurde dieser aber bereits kurz nach dem Entstehen wieder abgebaut.


Nach Ansicht von Kump war der entscheidende Auslöser ein Wechsel in der vulkanischen Aktivität durch so genannte Mantelplume-Vulkane. Die Feuerberge der frühen Erde begannen neben geschmolzenem Gestein statt Wasserstoff und Kohlenmonoxid Wasser und Kohlenstoffdioxid auszustoßen. Damit dominierten nicht länger reduzierende Verbindungen die Atmosphäre und der Sauerstoffgehalt der Luft konnte mithilfe der Blaualgen steigen. Innerhalb weniger Millionen Jahre erreichte die Sauerstoffkonzentration nahezu ihren heutigen Wert.

“Die Veränderungen kamen in Pulsen, nicht alle auf einmal”, erläutert Kump. „Es gab einen schrittweisen Anstieg erst vor 2,7 Milliarden Jahren, dann noch einmal vor rund 2,4 Milliarden Jahren.“ Als der Sauerstoff zunahm, lagerten sich überall auf der Welt Schichten oxidierten Eisens ab, so genannte „Redbeds“, sie gelten als Zeichen für die Präsenz von Sauerstoff in der Atmosphäre.
(Penn State University, 09.11.2004 - NPO)
 
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